| 题名 | 激光熔覆Fe-Cr-C系合金涂层的性能优化研究 |
| 作者 | 李强 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 郭铁明 ; 张瑞华 |
| 关键词 | 激光熔覆 Fe-Cr-C合金 组织结构 力学性能 耐蚀性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 3Cr13不锈钢材料以其独特的耐蚀性和一定的硬度值,在刀具领域具有广泛应用,但成分设计的天然性不足限定了其在高端刀具的延伸应用,难以满足人们对于刀具的高端使用要求。利用激光熔覆技术在其表面制备高硬度、耐磨损、抗腐蚀氧化且结合强度高的合金涂层,可以有效地解决这种问题的困扰。其中,熔覆粉末材料的选择举足轻重。本文依据现有粉末体系设计理念,综合考虑涂层高硬度值与耐蚀性匹配的问题,提出可溶性第二相粉末强化涂层的Fe-Cr-C系合金粉末材料理念,根据大量工艺试验及正交优化试验得到的工艺参数制备合金涂层,系统的对合金涂层的组织和性能展开研究,并通过热处理以及加入稀土氧化物对熔覆层进行改性,以期改善熔覆层组织,得到高硬度和良好耐蚀性相结合等综合性能优异的熔覆涂层。通过研究分析得到以下结论:1.采用激光同步送粉熔覆技术在3Cr13表面制备出Fe-Cr-C系合金涂层,对熔覆层组织、界面强度、硬度、抗腐蚀等性能进行分析,结果表明:对应载荷为5.1580 kN时试样断裂而未出现熔覆层脱落现象,证明熔覆层与基体材料达到优异的冶金结合效果。熔覆层组织致密,气孔、夹渣等缺陷含量显著降低,熔覆层组织为晶内马氏体+残余奥氏体组织,晶界为网状分布的合金碳化物共晶组织。熔覆层平均硬度值达到628 HV1,表面区域硬度值最高为668 HV1,相对于基体451HV1硬度值提高显著。但由于可溶性第二相粉末的存在使得熔覆层含碳量提高,非平衡凝固过程中,耐蚀性Cr元素等发生偏析,在枝晶形成富铬的碳化物,导致基体贫Cr,使得熔覆层耐蚀性能下降。2.为克服熔覆层高残余应力致裂的缺点以及提高熔覆层耐蚀性,对熔覆层进行后续热处理改性研究,分析了淬火保温时间对熔覆层组织、硬度值以及耐蚀性能的影响。结果表明:熔覆层基体组织为板条+细针状马氏体,枝晶上碳化物由长条棒状发生熔断转变成断续圆润的短棒状和颗粒状。经热处理后显微硬度显著提高,最大硬度值出现在1050℃保温30 min（平均显微硬度值711 HV1）,相对于未热处理试样,熔覆层硬度提高83 HV1。进行耐蚀性分析发现,经热处理后涂层自腐蚀电位、自腐蚀电流密度以及点蚀电位较原始态涂层均有改善,在保温时间30 min时熔覆层耐蚀性能达到最优值,自腐蚀电位、点蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小。可见,后续热处理对熔覆层硬度值、耐蚀性能具有积极作用,是熔覆层改性的有效措施。3.在Fe-Cr-C系铁基粉末材料中添加不同含量的稀土Y2O3,研究了其对熔覆层组织、硬度、耐蚀性的影响,分析了稀土Y2O3对熔覆层性能改善的作用机理。结果表明:发现稀土Y2O3的加入能改善熔覆层组织、消除气孔和夹杂等缺陷。使熔覆层枝晶组织由不规则棒状及片层状向短棒状、颗粒状转变,熔覆层组织均匀性增加,表现为熔覆层不同区域的硬度值波动程度降低。加入稀土Y2O3对熔覆层耐蚀性的提高具有积极作用,稀土的添加降低自腐蚀电流密度,提高自腐蚀电位,提高材料的耐蚀性能,其中稀土含量3%时点蚀电位增大,熔覆层耐蚀性能最优。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 68 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95028]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李强. 激光熔覆Fe-Cr-C系合金涂层的性能优化研究[D]. 2019. |
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